1.3.1　发展历程

电子设备伺服传动技术受到军事需求的励磁而产生和发展，并随着控制、驱动器件及执行机构的技术进步而不断提升。第一个伺服系统是火炮自动跟踪目标的伺服系统，由美国麻省理工学院辐射实验室（林肯实验室的前身）于1944年研制成功。

第二次世界大战期间，对武器装备及各类加工制造武器的机床等控制系统提出了高精度、快响应的需求。在当时的技术条件下，液压系统比机电系统能够更好地满足这些要求，因此液压伺服技术在人们的深入研究下迅速发展了起来，20世纪50～60年代，电液伺服技术的基本理论日趋完善，电液伺服系统被广泛应用于航空、航天、舰船、武器等军事工业部门。在当时，由于液压伺服技术所具有的快速性、低速平稳性等优点，也使得电液伺服系统在以雷达，特别是大型精密跟踪雷达为代表的电子设备中应用越来越广泛。相比之下，当时的机电伺服系统多数还局限于步进电动机驱动下的开环系统，其低速特性和过载能力都十分有限，并且由于是开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转现象，停止时转速过高易出现过冲现象，不能很好地满足“随动”要求。

但自20世纪70年代以来，随着稀土永磁材料的发展和电动机制造水平的提升，具有优良调速性能的永磁式直流电动机出现，使得机电伺服系统的位置控制也由开环系统发展为闭环系统，并应用于很多高性能伺服驱动场合。例如，在数控机床的应用领域，永磁式直流电动机占统治地位，其控制电路简单，无励磁损耗，低速性能好。此外，随着电力电子技术的突飞猛进，诸如场效应晶体管（P-MOSFET）、大功率晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）等各类“全控式”电力电子器件陆续推出，特别是20世纪80年代以后随着结构及其材料、控制技术的突破性进展，出现了直流无刷伺服电动机、交流伺服电动机等各种性能良好的新型电动机，同时随着微电子技术的快速发展，伺服系统的控制方式迅速向微机控制方向发展，由硬件伺服转向软件伺服或智能化的软件伺服。这一系列基础行业和基础技术的进步，使得由PWM控制的永磁同步电动机交流伺服系统在技术上已趋于成熟，具备了十分优良的低速性能，并可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，控制精度较高、运行性能好、过载能力强。交流伺服系统具有共振抑制功能，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整，很好地适应了高性能伺服驱动的要求。特别是力矩电动机的推出，实现了调速范围广、低速平稳性好、最低平稳转速很低的目标，使得在设计中可以避免使用减速机构，从根本上避免了齿隙、空回所带来的各类问题，大大提升了伺服系统的动态性能。以美国的AN/FPQ-10雷达为例，它采用了力矩电动机，不仅比用普通直流电动机的AN/FPS-16雷达提高了伺服带宽，而且使系统的速度误差常数和加速度误差常数都提高了一个数量级。

相比而言，传统电液伺服系统对油液洁净度的要求极其苛刻，而且制造成本和维护费用都比较高昂，系统能耗损失也较大，一般的工业用户难以承受。在发展工业伺服阀的同时，20世纪70年代初出现电液比例技术。早期的电液比例阀，采用电磁铁和相适应的阀内控制设计，对油液洁净度要求不高，同时阀内损耗小，性能已可满足一般工业控制要求。后来随着伺服技术的发展和融入，出现伺服比例阀。现在，在一定的范围内，伺服控制与比例控制已经高度相似，伺服比例阀吸收了伺服阀和比例阀的优点，这也体现了电液比例与伺服控制技术融合发展的趋势。

以往雷达等电子设备负载质量小、动作相对单一、机动性指标要求比较低，普遍采用机电系统完成转台方位、俯仰旋转运动和整机架撤。随着需求的变化，现代雷达天线口径日益增大，动作更加复杂，机动性要求更高，电液系统综合了电气和液压两方面的优点，可采用集中驱动，具有响应速度快、输出功率大、易于实现各种参量的反馈等优点，在各种应用场合下具有一定优势。目前国际上比较主流的雷达，已广泛采用机电系统实现方位、俯仰旋转运动，采用电液系统进行自动化架撤。